Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M40 o què fa un estel doble en un catàleg de nebuloses i cúmuls estel·lars

Charles Messier, ja entrat l’octubre del 1764, havia decidit orientar les seves recerques sobre els “pseudo-cometes” (nebuloses i cúmuls estel•lars que, a ull nu o a poc augment, semblaven cometes) d’acord amb la literatura precedent. Però de la mateixa manera, que alguns objectes del seu catàleg no li apareixien en cap obra coneguda, també alguns objectes descrits per la literatura precedent, eren absents en el cel. En el cas de l’M40, Messier cercava una nebulosa descrita per Hevelius a “Figures dels astres”, però en les coordenades esmentades tan sols va detectar una agrupació de dos estels. Hom podria dir que un cúmul estel•lar comença ja, com les manifestacions, a partir de dos individus. Sigui com sigui, aquests dos estels són en el catàleg com a M40 i, per tant, els hem de visitar. Així doncs, en aquesta etapa deixem un cúmul estel•lar obert i posem proa a un estel doble… En arribar-hi, però, comprovem que els dos estels són força separats l’un de l’altre, de manera ni tan sols es tracta d’un estel doble. Hem solcat per res 790 anys-llum (240 parsecs, 7,5•1018 m). Malgrat això, per l’orientació de la trajectòria, tan sols ens hem allunyat del centre galàctic en uns 120 anys-llum. Bona part de la trajectòria ha consistit en guanyar en latitud galàctica (és a dir, en apropar-nos una mica a l’extrem nord del disc galàctic). De manera similar, ens hem apropat al Sistema Solar en uns 300 anys-llum, per quedar-nos-hi a una distància de 500 anys-llum. El component principal de la trajectòria, des del punt de mira de la Terra, ha estat tangencial, de manera que sortint de la constel•lació del Cigne, hem caminat entre les constel•lacions de la Llira, del Drac, d’Hèrcules i del Bover, per arribar al punt de l’Ossa Major on l’esquena perd el seu noble nom. Però ja hem dit que, per a nosaltres, no hi ha constel•lacions… I, vés, en arribar al destí, el nostre cúmul no és ni tan sols un estel doble. Des de l’estel principal de la parella, encara hi ha un tros per arribar al segon estel. Ja posats podríem visitar-lo, però ens abstenim de fer-ho, ja que encara no hem arribat a la meitat de la llista de Messier i convé no esmerçar més combustible del necessari.

M40 és, en realitat, un estel doble òptic, és a dir que els dos estels que l’integren semblen propers per un efecte de perspectiva, ja que un és, de fet, més llunyà de nosaltres que no pas l’altre.

Coneixement de l’M40

Pels volts d’octubre del 1764, Charles Messier ja havia començat a cercar referències sobre nebuloses i cúmules estel•lars de manera més exhaustiva en la bibliografia. Entre les obres consultades hi havia la segona edició, del 1742, del “Discurs sobre les diferents figures dels astres”, de Pierre Louis Moreau de Maupertuis. Aquest llibre feia referència a diversos catàlegs anteriors de nebuloses, i consignava una observació de Jan Hevelius del 1660. Hevelius situava una nebulosa en les coordenades de 183º32’41’’ d’ascensió recta i 60º20’33’’ de declinació nord.

Les coordenades d’Hevelius assenyalen un punt de la part posterior de l’Ossa Major. S’ha especulat amb la possibilitat que Hevelius prengués com a nebulosa el parell òptic format per 74/75 Ursae Majoris, que té una magnitud global de +5. Aquest parell és un parell òptic per la següent raó: des de la Terra semblen separats per poca distància (i encara menys distància angular els separava en el 1660). Però 74 UMa es troba a una distància del Sol de 272 anys-llum (i amb una velocitat pròpia, respecte del Sol, de 43,6 km•s-1), mentre que 75 UMa es troba a una distància del Sol de 305 anys-llum (i amb una velocitat pròpia de 24,3 km•s-1). Més de 33 anys-llum separen els dos estels i, encara més important, segueixen trajectòries diferents en termes de coordenades galàctiques.

Fos com fos, Messier va estudiar l’àrea del cel, fent les correccions oportunes de les coordenades del 1660 per tindre present el desplaçament corresponent a la precessió dels equinoccis de més d’un segle. Tot el que va trobar Messier en aquesta regió del cel, quan l’explorà el 24 d’octubre del 1764 fou:

Dos estels ben propers l’un de l’altre i molt petits, col•locats en l’arrel de la cua de la Gran Ossa. Hom té dificultats per distingir-los amb un telescopi ordinari de 6 peus de longitud focal. No s’hi observa cap nebulosa.

Messier dóna unes coordenades d’aquest objecte de 182º45’30’’ d’ascensió recta i 59º23’50’’ de declinació nord.

El més assenyat per part de Messier, potser, hauria estat donar per infructuosa la recerca de la nebulosa esmentada per Hevelius. Al capdavall, els dos estels referits per Messier tenien una magnitud aparent de +9. De totes formes, Hevelius anotà que “és raonable assumir que Hevelius confongué aquests dos estels amb una nebulosa”.

En els papers originaris d’Hevelius, en l’entrada 1496, trobem efectivament una referència a una “supra tergum nebulosa”. William Derham (1657-1735) recull directament la referència d’Hevelius i la inclou en el seu catàleg en l’entrada 14, sense, aparentment, més comprovació.

Johann Elert Bode, partint de la descripció de Messier, inclou el mateix objecte en el seu catàleg sota la descripció de “dos estels nebulosos molt propers” (entrada 23). Però Bode diferencia l’estel doble observat per Messier de “l’estel nebulós” descrit per Hevelius, i el situa en una entrada diferenciada del catàleg (entrada 24). L’entrada 24 de Bode potser s’explicaria per una confusió amb els estels 74/75 de l’Ossa Major.

El mateix Bode, ja en 1782, fa un esforç per lligar les observacions d’Hevelius i de Messier amb els estels catalogats amb el nombres de Flamsteed. Ja hem dit en altres ocasions que els estels principals s’anomenen d’acord amb la lletra de Bayer, però que els menors, no designats per Bayer, reben un nombre d’acord amb el catàleg de Flamsteed. Per exemple, en el cas de l’Ossa Major, les denominacions de Bayer esgoten totes les lletres de l’alfabet grec i les minúscules de l’alfabet llatí, començant després per les majúscules llatines. Les denominacions de Flamsteed superen el centenar.

La constel•lació de l’Ossa Major ocupa una part substancial del cel boreal.

Així doncs, Bode, en el 1782, identifica la nebulosa descrita per Hevelius amb un únic estel nebulós, corresponent a l’esmentat 74 Ursa Majoris. En canvi, l’M40 seria, segons Bode, un estel doble corresponent a 106 Ursa Majoris.

William Herschel va fer un intent, el 5 d’agost del 1799, per observar l’M40. No el va poder localitzar amb el telescopi auxiliar, i desistí.

William Henry Smyth es refereix a aquest objecte en parlar de l’estel Delta Ursae Majoris. Aquest estel rep el nom de Megrez, que en àrab vol dir “base”, en referència a aquest estel és la base de la cua. Megrez és l’estel que connecta la cua de l’Ossa Major (formada pels estels Alkaid, Alcor-Mizar i Alioth) i el cos (format pel quadrilàter entre el propi Megrez, Phecda, Merak i Dubhe). En els voltants de Megrez, doncs, Smyth situa:

El lloc suposat de la nebulosa d’Hevelius del 1660, i el nombre 40 de Messier, del 1764.

Smyth, en examinar, aquesta zona concreta, troba únicament “un parell de petits estels en direcció NO-SE, amb espurnes d’altres”.

Òbviament no som pas davant d’una nebulosa, ni tan sols d’un estel nebulós. Així l’M40 no té cap registre ni en el Catàleg General de John Herschel, ni en el Nou Catàleg General de John Dreyer.

Sí que apareix en canvi en el catàleg d’estels dobles de Friedrich August Theodor Winnecke. Winnecke va observar aquest estel doble des de l’Observatori de Pulkovo en el 1863, desconeixent que hagués estat inclòs en el catàleg de Messier. Winnecke calcula l’orientació de l’estel doble en 88º. En el 1869, en el n. 1738 d’Astronomische Nachrichten, Winnecke publica una sèrie d’observacions en el temps de diversos estels dobles, bàsicament dedicada a estudiar-ne els períodes orbitals. La majoria dels estels dobles reportats en aquest article ja eren coneguts, però n’hi havia set que eren estels dobles “nous”, en el sentit que Winnecke creia que n’era el descobridor. El quart doblet dels set, Winnecke 4 (WNC4), era identificat com un doblet integrat per un estel principal de magnitud aparent +9 i un menor de magnitud +9,3. Winnecke identifica correctament el membre principal d’aquest doblet en el catàleg d’estels de magnituds +9 i +10 que Stephen Groombridge havia començat a elaborar en el 1806. Concretament WNC4a es correspondria a l’entrada 1878 del catàleg de Groombridge.

Aquest batibull d’estels dobles i de catàlegs es va començar a resoldre gràcies a John H. Hallas, que va publicar la seva recerca astronòmica i bibliogràfica sobre l’M40 en una lletra a l’editor de “Sky and Telescope”, de l’agost del 1966. Abans de Hallas, la majoria d’autors que es referien al catàleg de Messier se saltaven directament l’entrada 40 que, com el mateix Messier confessava, no era pas ni una nebulosa ni un cúmul estel•lar. Alguns autors suposaven que Hevelius havia confós en realitat un cometa amb una nebulosa, la qual cosa era prou irònica ja que en el segle XVII la confusió més habitual era la inversa (prendre una nebulosa fixa per un cometa). L’M40, doncs, en essència era una “entrada descatalogada”. En tot cas, mal identificada. Owen Gingerich, en el 1960, es limitava a dir que l’M40 era un parell d’estels febles. Sí, però quins?

La qüestió pot semblar una mica gratuïta, però l’aportació de Mallas és un exemple de recerca que posa en comú catàlegs elaborats amb intencions diferenciades. En primer lloc, Mallas havia de fer amb Messier, el que Messier havia fet amb Hevelius. Així la posició de 182º45’30’’,+59º23’50’’, del 1765, es tradueix, comptant amb la precessió dels equinoccis, en 12h20m00s,+58º22’, pel 1950. Aquestes coordenades, alhora, coincideixen amb l’estel doble Winnecke 4. A més, les magnituds aparents descrites per Winnecke concorden amb les de Messier. Mallas, a més, coincideix amb Bode, en dir que la nebulosa d’Hevelius es correspondria amb l’estel 74 Ursae Majoris. La distància angular entre Winnecke 4 i 74 Ursae Majoris és de més d’1º, cosa que cal dir en disfavor de Messier.

L’aportació de Mallas no esmenava gaire la situació de l’M40. Però, si més no, identificava l’M40 amb un objecte concret. D’aquest objecte, Winnecke 4 és la denominació preferida. També s’utilitzen altres designacions, com BD+56 1372. En el catàleg HD, els dos estels del parell reben, respectivament, els nombres 238107 i 238108, i en el catàleg SAO, els números són 28353 i 28355. La denominació M40 rarament s’utilitza més que en un context històric. Robert Burnham Jr. (1931-1993) es va referir a l’M40 com “un dels pocs errors reals en el catàleg de Messier”. Messier s’hauria equivocat en mantindre’l en els llistats malgrat saber que era un estel doble, i no pas un cúmul estel•lar.

En temps de Winnecke, la separació angular entre els dos estels era de 49,2 segons d’arc. En el 1966, poc més de cent anys després, la separació ja era de 51,7 segons d’arc. En el 1991 havia passat a 52,8’’. Un estel doble físic ha de patir desviacions en la distància angular dels seus membres, així com de l’orientació relativa, d’acord amb els períodes orbitals de cada component. Richard L. Nugent, en el 2002, proposava que l’objecte era en realitat un estel doble òptic.

M40: un objecte fantasma

L’M40 és, doncs, un objecte format per dos estels no vinculats entre ells. Ara som a la vora de l’estel principal del duet, HD 238107. Es tracta d’un estel de seqüència principal, de tipus espectral G0.

Des de la nostra posició podem distingir HD 238108, que és un estel de tipus espectral F8. No és segon estel que tenim més a prop, ni el segon més brillant. El tenim a una distància de més d’un centenar d’anys-llum. De fet, HD 238108, es troba, aproximadament, a una cinquena part de la distància que separa HD 238107 del Sol.

Ni l’un ni l’altre no tenen res d’especial. Simplement, un seguit de casualitats, ha fet que ara hi siguem a prop d’un d’ells. La primera casualitat, potser, fou un cometa telescòpic que creuà la cua de l’Ossa Major l’any del senyor del 1660 i que fou observat per Hevelius. La llum que ara, el 2012, arriba a la Terra procedent d’HD 238107 es trobava llavors a un 30% de la distància que separa aquest estel del Sol. Hevelius, per alguna raó, potser per alguna curiositat orbital d’aquell cometa, va prendre l’objecte per una nebulosa. O potser en realitat, Hevelius va observar algun altre objecte, una nebulosa fixa. Fos com fos, Messier va cercar l’objecte d’Hevelius concedint un camp de més d’1 grau de radi angular. No va trobar la nebulosa però per alguna prevenció (no deixar descatalogat cap objecte?), va deixar aquella entrada 40 ocupada per un dubtós estel doble, no tan sols en la primera edició del catàleg, del 1771, sinó en totes les posteriors. Una altra casualitat, va fer que Winnecke es fixés en el mateix estel doble, ignorant Hevelius i Messier, i l’inclogués en el seu estudi. La tercera casualitat és que Mallas vinculés els dos estels dobles, fent que així l’M40 sigui un error, però no pas un objecte “boirós”.

Els dos estels són ben reals. Per una alineació aleatòria, des de la Terra, semblen vinculats l’un amb l’altre. Per dos punts passa una línia recta, i es fàcil imaginar-se, com el mateix Winnecke, una interacció gravitatòria, un ball estel•lar. Des dels innombrables estels d’aquest cantó del Braç d’Orió, HD 238107 pot fer parella amb els més diversos estels. Únicament des del nostre Sistema Solar, i únicament durants uns quants segles, HD 238107 i HD 238108 semblen arrenglerats, i els dos amb magnituds aparents similars. No és cap combinació especial. Hi ha possiblement en el nostre cel més estels dobles òptics que estels dobles físics. Ara bé, cap parell no pot presumir d’ésser l’entrada 40 del catàleg astronòmic més conegut de la història.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: